Nederlandse spoel nu standaard bij plaatsing neutrinodetector in diepzee

Geplaatst op 16 december 2020 om 07:31 uur
Nederlandse spoel nu standaard bij plaatsing neutrinodetector in diepzee
Een Nederlandse wikkelspoeltechniek is standaard geworden voor het plaatsen van detectorlijnen voor neutrinoresearch in de Middellandse zee op kilometers diepte.

In het Journal of Instrumentation wordt uit de doeken gedaan hoe verticale lijnen van honderden meters lang met delicate sensorbollen en bekabeling op grote diepte kunnen worden geplaatst.

 

Die techniek is nodig om de KM3Net-neutrinodetector te realiseren, die bij Frankrijk en Italië wordt gebouwd. KM3Net zal uiteindelijk uit een onderwaterwoud van honderden lijnen met duizenden lichtsensoren bestaan, die samen een watervolume van een kubieke kilometer gaan observeren.

 

Lichtsporen

Het geheel brengt lichtsporen in kaart die geladen deeltjes in het water veroorzaken, nadat ze door neutrino's zijn geactiveerd. Daarmee kunnen zowel fundamentele eigenschappen van neutrino's worden bestudeerd, als bronnen in het heelal waar de neutrino's vandaan komen.

km1Beeld: KM3Net

 

De lijnen in het onderzeese detectorwoud hebben op regelmatige afstanden zogeheten Dom's: glazen bollen met daarin lichtgevoelige buizen die naar alle kanten kijken. In het Italiaanse Arca-systeem bij de kust van Sicilië komen 230 ruim 700 meter lange lijnen op 3,5 kilometer diep. In het Franse deel op 2,5 kilometer diepte bij Toulon voor de kust zijn 115 Orca-lijnen bijna 200 meter lang voorzien.

Arca is vooral voor astrofysisch onderzoek interessant. Orca is daarnaast ook voor deeltjesstudies geschikt.

 

Dwars door de aarde

Neutrino's voelen de aanwezigheid van materiedeeltjes niet en bewegen met gemak dwars door een planeet als de aarde. Met een grote detector als KM3Net is er nog enige kans om zulke spookdeeltjes te betrappen.

 

De lijnen van de uitgebreide detector worden verticaal gehouden door onderwaterdrijvers. De aansluitingen van elektronica zitten op de bodem in het afgezonken anker. Het geheel is zo licht mogelijk uitgevoerd, ondermeer door geen staalkabels te gebruiken maar draden van de Dyneema supervezel.

 

Kunst is om honderden van zulke lijnen precies en veilig op de zeebodem te plaatsen. Onderzoekers van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) op Texel ontwikkelden een Launcher Optical Module-spoel (Lom) waarop een lijn met bollen en alle verbindingen en aansluitingen kan worden opgewikkeld. De procedure wordt in het Journal of Instrumentation nauwkeurig beschreven. "Ook omdat we hopen dat de aanpak voor bijvoorbeeld oceanografen een uitkomst kan zijn", zegt onderzoekster Els de Wolf.

 

Uitgekiende choreografie

De geladen Lom wordt vanaf een schip met een kraan naar de juiste positie op de zeebodem in de diepte afgezonken. Na aankomst op de bodem komt de spoel los van het anker, waarna die geholpen door de opwaartse druk omhoog beweegt en ondertussen de lijn met Dom-bollen via een uitgekiende choreografie netjes afwikkelt. Ook voor de loskoppeling op afstand is een speciaal mechaniek ontwikkeld.

 

De eerste proeven met dat Lom-afwikkelsysteem werden al in 2009 en 2010 voor de kust van Griekenland gedaan en een later ook bij Spanje. Inmiddels zijn in het Franse deel ook al een handvol lijnen geplaatst en aangesloten. De nu nog bescheiden detector levert inmiddels de eerste meetgegevens.

 

KM3Net moet de komende jaren snel verder worden uitgebreid, en zal dan de eerste neutrinotelescoop van deze omvang op het noordelijk halfrond zijn. Het experiment vormt dan een belangrijke tegenhanger van de IceCube-detector in het ijs van de Zuidpool.

 
© Engineersonline.nl